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📜  螺线管和环形线圈产生的磁场

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:36.675000             🧑  作者: Mango

螺线管和环形线圈产生的磁场

当电荷足够缓慢并处于空闲状态时，它会被电场包围。这对你来说很有意义，因为它是一种电荷。然而，当该电荷变得兴奋并开始运动时，它会产生磁场。你不觉得这很奇怪吗？你不是一个人，相信我！正如物理学家后来发现的那样，这两个领域都是同一自然力量的一部分：电磁！电磁的概念由螺线管使用。

电磁铁

在不撞击螺线管的情况下挥动球棒几乎是不可能的。在扬声器和麦克风中都可以找到螺线管。实际上，从相反的角度来看，扬声器和麦克风本质上是相同的东西。螺线管用于各种螺线管发动机，因为可以通过添加铁芯来加强线圈。螺线管，就像条形磁铁一样，由缠绕在许多匝中的大线圈组成，当电流通过它时会产生均匀的磁场。

螺线管的类型

螺线管有多种设计、材料和功能。但是，它们都按照相同的电气原理运行：

  1. AC 叠层螺线管——AC 螺线管的著名之处在于它在初始冲程中可以产生的力的大小。它们在运行时会发出清脆的嗡嗡声，并且有多种组合和范围可供选择。交流螺线管的冲程可以比直流螺线管长。
  2. 直流 C 型螺线管 -直流 C 型螺线管只有一个框架，以字母 C 的形状包围线圈。它们最常用于直流布置，尽管它们也可用于交流电源系统。
  3. DC D 型螺线管 –线圈由 DS D 型螺线管中的两段框架覆盖。它们经常在工业环境中使用。这些螺线管也可以与交流电源一起工作。
  4. 线性螺线管——这些螺线管用于计量活动，可以对机械设备施加拉力或推力。这些是最流行的螺线管，它们用于汽车启动器。这些螺线管在施加电力时线性移动，将两个触点连接在一起。这让电池中的电力流入车辆的各个部分，使其能够启动。
  5. 旋转螺线管——该螺线管用于需要简单和自动化控制程序的应用。在所有种类的螺线管中，它是最耐用的。它们最初是为防御机制设计的，但今天它们可能在各种自动化工业操作中找到，例如百叶窗和激光。

确定磁场的安培环路

考虑一个安培回路并沿每边与边 abcd 积分。 bc 和 da 中的场垂直于 dl。该场沿 cd 为零。横断面 bc 和 ad 的场分量为 0。结果，这两个部分没有任何价值。设 B 为沿 ab 的场。因此，L = h 是安培环路的适当长度。如果 n 是每单位长度的匝数，则总匝数为 nh。

右手定则决定了场的方向。螺线管是一种经常用于产生一致磁场的装置。

长螺线管

长螺线管内的磁场是，

B = μ 0 n 我

其中，n 表示每单位长度的匝数，I 表示流过螺线管的电流。

长螺线管一端的磁场如下：

B = (μ 0 n I)/2

螺线管的特性

  1. 螺线管的磁场由线圈的密度、匝数和流过它的电流决定。
  2. 因为它们可以将电流转化为机械运动，所以螺线管经常用于开关中。
  3. 在中心之外，磁场线相距较远，磁场较弱。
  4. 长螺线管的均匀磁场位于中间。
  5. 即使是一个很小的电磁阀也可能会产生几牛顿的力。
  6. 放置在螺线管附近的铁磁棒被拉向它的力可以通过测量棒被引入螺线管内时磁场能量的变化来估计：

杆上的力 = 磁场能量的变化/杆在螺线管内行进的距离。

电磁铁的应用

它们适用于某种类型的门锁机构。这些锁定系统中使用了电磁铁，使其非常安全。

  • 它具有广泛的应用，包括医疗、工业、锁定系统和汽车。
  • 它们用于电感器、阀门和天线等。
  • 在汽车中，螺线管用于燃料喷射齿轮。
  • 螺线管主要用作电源开关。
  • 它们常见于计算机打印机中。
  • 它用于电子操作阀门。

电磁铁的优点

  • 螺线管提供了许多常规线圈所没有的优点：
  • 当电流被引入螺线管时，它会立即响应。
  • 在车辆中使用螺线管发动机时，空气中没有污染。
  • 螺线管发动机可用于替代化石燃料发动机。

环形线圈

环形是一个甜甜圈形的空心圆环，有无数圈漆包线盘绕在一起，它们之间没有空间。当在低频下需要高电感时，可以将环形线圈视为在电路中用作电感器的圆形螺线管。

环形的无限螺线管被称为环形。环形内的磁场可以按如下方式计算：

B = (μ 0 NI/2 π r)

其中，I 表示通过螺线管的电流量。

设 r 为圆环的平均半径，n 为每单位长度的匝数，则：

N = 2rn = 每单位长度的环形（平均）周长圈数。

环形线圈的应用

  1. 它用于制作乐器。
  2. 现代医疗设备中使用了环形线圈。
  3. 它用于电信行业。

示例问题

问题1：螺线管和环形有什么区别？

回答：

问题2：螺线管和环形有什么相似之处？

回答：

问题3：半径为R的圆环所包围的空间中的磁场是多少？

回答：

问题 4：螺线管内磁场的本质是什么？

回答：

问题5：一个长的螺线管是通过将半径为1毫米的导线紧紧缠绕在圆柱框架上，直到连续的匝几乎接触。如果一个螺线管载有 2 A 的电流，其中心的磁场是多少？

回答：